【摘要】：基于逆Patch傳遞函數法的聲源識別方法通過對任意形狀聲源周圍假定的聲腔應用格林等式建立虛擬聲腔面Patch與聲源面Patch之間的聲學傳遞關系,可以對任意形狀聲源進行定位識別�；谀B(tài)疊加格林函數的逆Patch傳遞函數法是其中一種具有識別及時性的方法。但是,該方法在振動板件聲源識別和離散活塞聲源識別中會出現兩個問題:在振動板件聲源識別中,特征頻率附近識別結果嚴重偏離理論值,識別失效;在離散活塞聲源識別中,會產生嚴重鬼影,干擾目標聲源識別結果,降低識別精度。針對這兩個問題,本文在基于模態(tài)疊加格林函數的逆Patch傳遞函數法中引入最速梯度迭代算法,提出基于最速梯度下降算法的逆Patch傳遞函數法,用于振動板件聲源識別;在該方法的迭代步驟中加入閾值濾波算法得到了基于WBH(Wideband Holography)算法的逆Patch傳遞函數法,用于離散活塞聲源的識別。分析了基于最速梯度下降算法的逆Patch傳遞函數法聲場重建精度影響因素:(1)倏逝波的影響;(2)聲腔模態(tài)階數選取的影響;(3)迭代步數影響;(4)虛擬聲腔面及聲源面Patch劃分數目的影響;(5)信噪比的影響;(6)雙測量面間距的影響。通過數值仿真驗證了基于最速梯度下降算法和基于WBH算法的逆Patch傳遞函數法在50Hz到1000Hz頻帶上進行聲源識別的可行性和魯棒性。此外,在基于最速梯度下降算法的逆Patch傳遞函數法的基礎上,應用圍道積分對格林函數進行了降階。在保證識別結果準確的前提下,提高了基于模態(tài)疊加格林函數的逆Patch傳遞函數法識別效率。應用自由場格林函數將基于最速梯度下降算法的逆Patch傳遞函數法擴展到了三維復雜形狀聲源識別中。通過數值仿真驗證了以上方法的可行性和準確性。根據基于模態(tài)疊加格林函數的逆Patch傳遞函數法和基于WBH算法的逆Patch傳遞函數法的相關理論進行了實驗驗證,結果表明這兩種方法能有效解決基于模態(tài)疊加格林函數的逆Patch傳遞函數法在聲源識別中的兩個問題。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O429
【圖文】：

Patch 傳遞函數法基本理論 iPTF 法聲源識別方法的基本理論就是格林等式和赫姆霍茲積分的應用[39]。首先，在目標聲源周圍假設一任意形狀的虛擬聲腔式和赫姆霍茲積分等式建立虛擬聲腔表面上法向振速及聲壓與振速之間的傳遞關系。然后將虛擬聲腔面與聲源面進行 Patch 劃面上的 Patch 間的聲學阻抗傳遞矩陣，得到傳遞關系的離散表達atch 與聲源面 Patch 之間的傳遞函數。再將 Patch 傳遞函數求逆表面振速識別的 iPTF 法。在實際應用中，只需測量虛擬聲腔和法向振速就可以對目標聲源進行識別。此外，通過聲源面法利用 Patch 傳遞函數得到聲源面以及整個聲場的聲壓和聲強信解過程中可以對虛擬聲腔外一定強度的干擾聲源在虛擬聲腔面消除，因此在一定信噪比條件下，該方法的應用不受聲學環(huán)境于模態(tài)疊加格林函數的逆 Patch 傳遞函數法

圖 2.2 L 曲線示意圖Fig. 2.2 Schematic diagram of L加格林函數的 iPTF 聲源識別法應用 Tikhonov 正逆時的不適定問題[44]。Tikhonov 正則化方法由 TiAx=b 的不適定問題，該方法通過加權濾波使得到的2x - b和單邊約束2Lx 的加權和。就基于模態(tài)疊加格首先可將式(2.11)寫為 Ax=b 的經典形式： mj j iZ v p mi iZ v 。以殘余范數2mj j iZ v -p和單邊約束2jLv的2.12)穩(wěn)定的近似解，即： 2 22v2 2min - jmj j i jZ v p Lv 化參數，用來控制殘余范數和單邊約束的權重；L里 L 選為單位矩陣，即標準化的 Tikhonov 正則化

11圖 2.3 振動板件結構聲源仿真模型Fig. 2.3 The model of vibration plate used in numerical tests為了進一步研究該方法的聲源識別效果，對兩種典型的聲源模型進行聲值仿真。數值仿真過程基于 MATLAB 編寫的上述方法的聲源識別程序進組仿真實驗中，均設置空氣密度為 1.29kg/m3、聲速 340m/s。仿真 1：振動板件聲源識別仿真。如圖 2.3 所示，為振動板件聲源識別模圖 2.3(a)為識別對象振動板件的有限元網格模型，圖 2.3(b)為在其周圍假 0.05m 虛擬聲腔示意圖，圖 2.3(c)為劃分的虛擬聲腔有限元網格模型，圖 擬聲腔面劃分的 Patch 及輻射聲場測量點示意圖。設置該板件材料為鋼，為 2.1x1011Pa，密度為 7800kg/m3，泊松比為 0.3，阻尼比為 0.02。同時，程中，將板件聲源面劃分為14 12個 Patch。虛擬聲腔表面劃分為尺寸為.05m 的 Patch。

【參考文獻】

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本文編號：2746369